Почему лечение может стимулировать рост опасных клеток груди, а затем уничтожать их?

ГИПОТЕЗА, ОСПАРИВАЮЩАЯ ПРИНЯТЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ: длительное лишение эстрогена делает опасные клеточные клоны молочной железы восприимчивыми к митотической катастрофе, вызванной эстрогеном. При этом эстроген не становится прямым сигналом к апоптозу. Согласно этой гипотезе, лишение эстрогена создаёт условия, при которых в клетках, медленно проходящих клеточный цикл, могут сохраняться амплификация центросом, то есть их избыточное число, или нарушения их организации. Возобновление воздействия эстрогена вынуждает эти клетки делиться многополюсным способом, вследствие чего они утрачивают способность давать потомство, тогда как соседние клетки с нормальными центросомами успешно делятся. Сохраняющаяся уязвимость обусловлена пространственной организацией структур, формирующих веретено деления. Обновление рецепторов, транскрипционная память и неустранённые повреждения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) её не определяют. Гипотеза предсказывает действительное устранение только тех клонов, у которых есть соответствующее нарушение центросом, при одинаковом внутриклеточном воздействии стероида. Установление этого условия помогло бы чётче разграничить воздействия, которые устраняют такие клоны, и воздействия, которые способствуют разрастанию сохранившихся опасных клеточных линий, и тем самым повысить устойчивость SPV_7.

Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления должна сохранять долгосрочную клоногенную выживаемость при неизменных внутриклеточном уровне эстрадиола и активации рецепторов. Если после кратковременного лишения эстрогена вызвать в клетках соответствующее нарушение центросом, должна воспроизводиться та же уязвимость. Гибель до митоза или продолжающееся устранение клеток после того, как нарушения веретена деления устранены и это подтверждено экспериментально, опровергнет эту гипотезу в пользу конкурирующих рибосомной или лизосомной гипотез.

Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления должна сохранять долгосрочную клоногенную выживаемость при неизменном внутриклеточном уровне эстрадиола и неизменном уровне активации рецепторов. Создание соответствующей аномалии центросом в клетках, ненадолго лишённых эстрогена, должно делать их уязвимыми к последующему воздействию эстрадиола. Вследствие аномального деления эти клетки могут погибнуть или утратить способность давать потомство. Гибель до митоза или продолжающаяся утрата клеточных линий после подтверждённого исправления веретена деления опровергнет эту гипотезу и будет свидетельствовать в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

Возобновление воздействия эстрогена может приводить к гибели клеточных клонов молочной железы вследствие столкновений рибосом даёт другое предсказание: Согласно гипотезе, в культурах, полученных из одной исходной культуры и случайным образом распределённых по группам с разной продолжительностью лишения эстрогена, необратимая утрата клеточной линии должна происходить преимущественно после непосредственно наблюдаемых многополюсных митозов. Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления должна сохранять долгосрочную клоногенную выживаемость при неизменном внутриклеточном уровне эстрадиола и неизменном уровне активации рецепторов. Создание соответствующей аномалии центросом в клетках, ненадолго лишённых эстрогена, должно делать их уязвимыми к последующему воздействию эстрадиола. Вследствие аномального деления эти клетки могут погибнуть или утратить способность давать потомство. Гибель до митоза или продолжающаяся утрата клеточных линий после подтверждённого исправления веретена деления опровергнет эту гипотезу и будет свидетельствовать в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

Повторное воздействие эстрогена может вызывать гибель клеточных линий молочной железы вследствие разрыва лизосом, изменённых эстрогенной депривацией даёт другое предсказание: В родственных культурах, случайным образом распределённых по группам с разной длительностью лишения эстрогена, необратимая утрата клеточных линий происходит преимущественно после непосредственно наблюдаемых многополюсных митозов. Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления сохраняет клоногенную выживаемость в долгосрочной перспективе при неизменных внутриклеточном уровне эстрадиола и активации рецепторов. При этом, если вызвать соответствующее изменение числа или организации центросом в клетках, перенёсших кратковременное лишение эстрогена, они также становятся восприимчивыми к гибели или утрате способности давать потомство. Гибель до митоза или продолжающееся устранение клеточных линий после подтверждённого исправления веретена деления опровергает эту гипотезу и свидетельствует в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

ПЕРЕНОС ГИПОТЕЗЫ ИЗ ДРУГОЙ ОБЛАСТИ: Согласно этой гипотезе, эстрогенная депривация меняет действие эстрогенов на противоположное, снижая плотность кооперирующихся опасных клонов ниже экологического порога сохранения популяции. Предполагается следующий механизм. Повторное воздействие усиливает как размножение, так и обновление клеточного состава, однако выживание потомства требует достаточной передачи сигналов от кооперирующихся клеток. Выше порога эстрогены увеличивают численность сообщества; ниже порога они ускоряют вымирание популяции из-за недостаточной поддержки со стороны кооперирующихся клеток. Для этого необязательно, чтобы у отдельных клеток возникала собственная реакция на эстрогены, приводящая к их гибели независимо от поддержки окружающих клеток. История гормонального воздействия проявляется через локальную плотность кооперирующихся клеток, и экспериментальное воссоздание этой плотности должно воспроизводить соответствующую реакцию независимо от истории гормонального воздействия у донора. Определение этого порога помогло бы установить, при каких условиях воздействие, которое кажется защитным, поддерживает увеличение численности популяции. Это знание помогло бы повысить устойчивость SPV_7.

Восстановление популяции кооперирующихся клеток или поступления от них сигнала, роль которого в поддержании выживания подтверждена экспериментально, обеспечивает выживание клеточных линий после длительной эстрогенной депривации, не изменяя их центросомы, ответ на столкновения рибосом или целостность лизосом. Снижение плотности той же популяции кооперирующихся клеток ниже порога её сохранения, оценённого по экспериментальным данным, приводит к сокращению числа клеток в клеточных линиях после кратковременной эстрогенной депривации. Если встречное изменение плотности кооперирующихся клеток в двух популяциях не позволяет воспроизвести в каждой из них ответ другой популяции, эту гипотезу (IH) следует отвергнуть в пользу механизма, который определяется свойствами самих клеток и не зависит от поддержки окружающих клеток.

Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления сохраняет выживаемость клеток и их способность образовывать колонии в долгосрочной перспективе при неизменном уровне внутриклеточного эстрадиола и неизменной активации рецепторов. В свою очередь, создание соответствующей аномалии центросом в клетках после кратковременной эстрогенной депривации воспроизводит эту уязвимость. Гибель до митоза или продолжение гибели клеток после подтверждённого восстановления веретена деления опровергает эту гипотезу в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

Возобновление воздействия эстрогена может приводить к гибели клеточных клонов молочной железы вследствие столкновений рибосом даёт другое предсказание: При одинаковой внутриклеточной экспозиции эстрадиола и одинаковой общей плотности эпителиальных клеток изменение локальной плотности кооперирующихся опасных клеток приводит к воспроизводимой смене знака их абсолютного чистого прироста. Восстановление популяции кооперирующихся клеток или вырабатываемого ими сигнала выживания, действие которого подтверждено экспериментально, предотвращает гибель клеточных линий после длительной эстрогенной депривации, сохраняя неизменными состояние их центросом, реакцию на столкновения рибосом и целостность лизосом. Снижение плотности той же популяции кооперирующихся клеток ниже порога сохранения популяции, определённого при подгонке модели к данным, приводит к сокращению численности клеток в линиях после кратковременной эстрогенной депривации. Если после встречного изменения плотности кооперирующихся клеток в двух популяциях каждая популяция не начинает реагировать так, как прежде реагировала другая, это опровергает проверяемую гипотезу (IH) в пользу механизма, при котором ответ определяется свойствами самих клеток и не зависит от поддержки окружающих клеток.

Повторное воздействие эстрогена может вызывать гибель клеточных линий молочной железы вследствие разрыва лизосом, изменённых эстрогенной депривацией даёт другое предсказание: При одинаковой внутриклеточной экспозиции эстрадиола и одинаковой общей плотности эпителиальных клеток изменение локальной численности кооперирующихся опасных клеток воспроизводимо меняет знак их абсолютного чистого прироста. Восстановление численности кооперирующихся клеток или их экспериментально подтверждённого сигнала выживания сохраняет клеточные линии после длительной эстрогенной депривации, не изменяя центросомы клеток, их реакцию на столкновения рибосом или целостность лизосом. Снижение плотности той же кооперирующейся популяции ниже порога, оценённого по модели, приводит к сокращению численности клеток в линиях после кратковременной эстрогенной депривации. Если после встречного изменения плотности кооперирующихся клеток в двух популяциях каждая популяция не начинает реагировать так, как прежде реагировала другая, эту гипотезу (IH) отвергают в пользу механизма, обусловленного собственными свойствами клеток и не зависящего от поддержки окружающих клеток.

SCOUT 1, гипотеза на основе контроля качества трансляции: длительное прекращение воздействия эстрогена приводит к аномальному распределению рибосом, остановившихся во время трансляции, в опасных клетках молочной железы. Возобновление воздействия эстрогена усиливает инициацию трансляции на транскриптах с остановившимися рибосомами. Возникающие столкновения рибосом запускают ZAKα-зависимый риботоксический стресс, который вызывает гибель клона. Согласно этой гипотезе, определяющее значение имеют занятость транскриптов рибосомами и состояние элонгации. Истощение энергетических запасов, программа, сформированная предшествующей активностью рецепторов, и общий ответ на несвёрнутые белки в этой гипотезе не служат определяющими причинами гибели. После краткого прекращения воздействия эстрогена клетки усиливают трансляцию без такого же резкого увеличения числа столкновений рибосом. Выявление этой избирательной уязвимости помогло бы повысить устойчивость SPV_7 за счёт разграничения случаев, когда возобновление воздействия эстрогена вызывает гибель клонов, и случаев, когда оно оказывает митогенное действие.

Затем, ещё до первого митоза или выхода содержимого лизосом, должна происходить активация ZAKα–p38/JNK. Нарушение функции ZAKα должно сохранять клоногенную выживаемость, несмотря на сохранение следов столкновений рибосом и одинаковую активность эстрогеновых сигнальных путей. При использовании ZAKα дикого типа клетки должны вновь гибнуть, тогда как при использовании конструкции с нарушенной способностью распознавать столкновения этого происходить не должно. Выравнивание плотности взаимодействующих клеток не должно предотвращать гибель. Отсутствие предсказанной последовательности событий, связанных со столкновениями рибосом, или сохранение гибели при избирательном нарушении функции ZAKα свидетельствовало бы в пользу других гипотез (IHs).

Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления сохраняет долгосрочную клоногенную выживаемость при неизменных внутриклеточном уровне эстрадиола и активации рецепторов. Воспроизведение соответствующей аномалии центросом в клетках после кратковременного перерыва в воздействии эстрогена, в свою очередь, вызывает такую же уязвимость. Гибель до митоза или продолжающаяся гибель клонов после того, как подтверждено восстановление нормального веретена деления, опровергает эту гипотезу в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

Эстрогены могут устранять опасные клеточные клоны молочной железы при снижении взаимной поддержки клеток ниже порогового уровня даёт другое предсказание: При одинаковом внутриклеточном воздействии эстрадиола и одинаковой общей плотности эпителиальных клеток рост абсолютной численности кооперирующихся опасных клеток воспроизводимо сменяется снижением или наоборот, если изменить их локальную численность. Восстановление популяции кооперирующихся клеток или их экспериментально подтверждённого сигнала выживания предотвращает гибель клонов после длительного перерыва в воздействии эстрогена. При этом центросомы клеток, их реакция на столкновения рибосом и целостность лизосом остаются неизменными. Снижение плотности той же популяции кооперирующихся клеток ниже порога, оценённого по данным, приводит к уменьшению численности клеток в клонах после кратковременного перерыва в воздействии эстрогена. Если после взаимного восстановления состава популяций реакция, характерная для одной группы, не возникает в другой, это опровергает эту гипотезу в пользу механизма, обусловленного свойствами самих клеток.

Повторное воздействие эстрогена может вызывать гибель клеточных линий молочной железы вследствие разрыва лизосом, изменённых эстрогенной депривацией даёт другое предсказание: В клеточных клонах после прекращения воздействия эстрогена число следов столкнувшихся рибосом увеличивается именно при возобновлении его воздействия. Затем, ещё до первого митоза или выхода содержимого лизосом, происходит активация ZAKα–p38/JNK. Нарушение функции ZAKα сохраняет клоногенную выживаемость, несмотря на сохраняющиеся следы столкновений и сопоставимую активность эстрогеновой сигнализации. Введение ZAKα дикого типа восстанавливает гибель клеток, а введение конструкции с нарушенной способностью распознавать столкновения не даёт такого эффекта. Выравнивание плотности кооперативно взаимодействующих клеток не предотвращает гибель. Отсутствие предсказанной последовательности событий, начинающейся со столкновений рибосом, или отсутствие восстановления клоногенной выживаемости при избирательном нарушении функции ZAKα свидетельствует в пользу других гипотез (IHs).

Гипотеза SCOUT 2 основана на инволюции тканей в ходе развития. Согласно этой гипотезе, длительная эстрогенная депривация приводит к образованию увеличенных лизосом, склонных к разрыву, в восприимчивых клеточных линиях молочной железы. Под клеточной линией здесь понимается клетка и её потомки. Повторное воздействие эстрогена усиливает обработку материала, поступающего путём эндоцитоза, и вызывает повышение проницаемости мембраны лизосомы. Клеточная линия погибает под действием высвобождающихся катепсинов в ходе программы гибели, связанной с физиологической инволюцией железы. Маркеры апоптоза могут появляться вторично, однако митохондриальный апоптоз не является необходимым условием запуска этой программы. Восприимчивость сохраняется благодаря строению и содержимому лизосом; дефекты веретена деления, столкновения рибосом и плотность популяции взаимодействующих клеток не служат её основой. Если удастся установить, избирательно ли эта программа удаляет опасные клетки, сохраняя нормальный эпителий, это поможет сделать SPV_7 более устойчивым.

Подавление катепсинов, ответственных за этот процесс, или предотвращение разрыва лизосом восстанавливает клоногенную выживаемость после отмывки, если действие этих вмешательств подтверждено независимыми методами. Нарушение функции ZAKα, устранение дефектов веретена деления и воссоздание популяции взаимодействующих клеток такого эффекта не дают. Одного подавления эффекторных каспаз недостаточно для сохранения клеточной линии, то есть клетки и её потомков. Если содержимое лизосом выходит только после активации другого пути клеточной гибели или воздействие на лизосомный механизм не позволяет сохранить жизнеспособность клеточной линии, гипотеза о том, что этот механизм запускает гибель, отвергается.

Нормализация числа центросом или восстановление сборки биполярного веретена деления сохраняет долгосрочную клоногенную выживаемость при неизменном внутриклеточном уровне эстрадиола и неизменной активации рецепторов. Если после кратковременной депривации вызвать в клетках такое же нарушение центросом, клетки приобретают ту же восприимчивость. Гибель до митоза или продолжающаяся гибель клеточной линии после подтверждённого восстановления биполярного веретена деления опровергает эту гипотезу в пользу конкурирующих гипотез, связанных с рибосомами или лизосомами.

Эстрогены могут устранять опасные клеточные клоны молочной железы при снижении взаимной поддержки клеток ниже порогового уровня даёт другое предсказание: При одинаковом внутриклеточном воздействии эстрадиола и одинаковой общей плотности эпителиальных клеток изменение числа опасных клеток, взаимодействующих друг с другом в пределах одного участка, приводит к воспроизводимой смене знака абсолютного чистого прироста их численности. Восстановление популяции взаимодействующих клеток или исходящего от них сигнала выживания, действие которого экспериментально подтверждено, сохраняет жизнеспособность клеточных линий после длительной эстрогенной депривации, не изменяя их центросомы, ответ на столкновения рибосом или целостность лизосом. Снижение плотности той же популяции взаимодействующих клеток ниже порога, оценённого по данным, приводит к сокращению численности клеточных линий после кратковременной эстрогенной депривации. Если в клеточных линиях после длительной депривации воссоздают популяцию взаимодействующих клеток, характерную для кратковременной депривации, и наоборот, но ответ другой группы при этом не воспроизводится, эта гипотеза (IH) отвергается в пользу внутриклеточного механизма.

Возобновление воздействия эстрогена может приводить к гибели клеточных клонов молочной железы вследствие столкновений рибосом даёт другое предсказание: В клеточных линиях после эстрогенной депривации именно при повторном воздействии эстрогена увеличивается количество отпечатков столкнувшихся рибосом, после чего активируются ZAKα и p38/JNK. Эти события предшествуют первому митозу или выходу содержимого лизосом. При сопоставимой передаче эстрогенного сигнала нарушение функции ZAKα сохраняет клоногенную выживаемость, хотя отпечатки столкнувшихся рибосом по-прежнему обнаруживаются. ZAKα дикого типа восстанавливает гибель клеток, а конструкция с нарушенной способностью распознавать столкновения такого эффекта не даёт. Выравнивание плотности взаимодействующих клеток не сохраняет жизнеспособность. Если предсказанная последовательность событий, связанных со столкновениями рибосом, не наблюдается или избирательное нарушение функции ZAKα не позволяет сохранить жизнеспособность, это свидетельствует в пользу других гипотез (IHs).